창원대 조영태‧김석 교수 연구팀, ‘신속 진단 고감도 센싱 표면 기술’ 개발

국립창원대 교수 연구팀이 고감도 기판이나 감염성 병원균 검출에도 활용할 것으로 기대되는 기술을 개발해 관심을 모으고 있다.

창원대는 기계공학부 조영태·김석 교수, 한국기계연구원 신승우 박사, 삼성전자 DS 부문 오승민 연구원 연구팀이 미국 오하이오주립대 조한나 교수 연구팀과 공동연구로 ‘3D 마이크로 구조 기반 커피링(coffee-ring) 효과 증폭 센싱 표면 기술’을 개발했다고 24일 밝혔다.

고감도 기판이나 감염성 병원균 검출에도 활용할 것으로 기대되는 ‘3D 마이크로 구조 기반 커피링(coffee-ring) 효과 증폭 센싱 표면 기술’을 개발한 국립창원대 기계공학부 조영태, 김석 교수, 한국기계연구원 신승우 박사 연구팀(왼쪽부터). 창원대 제공

연구팀에 따르면 커피링은 커피를 마시다 흘린 자국이나 얼룩의 가장자리에 매우 작은 입자가 쌓여 있는 현상을 말한다.

연구팀은 구조에 따라 커피링 효과 없이 가운데 점 모양으로 모으거나 커피링 효과를 극대화해 가장자리에 많은 입자를 모아 농축할 수 있는 입자 제어 관련 원천 기술을 개발했다.

이 기술은 액체 형태의 방울이 증발한 후 남아 있는 입자를 제어하는 게 핵심인데, 향후 고감도 센싱을 위한 표면 기판으로도 활용될 수 있다.

바이오 센싱과 결합하면 특정 분자 검출 기술로 특정 화합물을 분석해 △질병 진단 △임상 감지 △생화학적 감지 등 실생활에 있어 광범위하게 활용될 수 있다는 게 연구팀 설명이다.

연구팀이 이 연구에서 제안한 ‘3D 마이크로 공동 구조’는 내부에 공기를 가두고 내보내지 않아 물방울이 표면에 직접 접촉하는 면적을 최소화하고, 이를 통해 커피링 효과를 좁은 면적에만 발생할 수 있도록 유도해 많은 입자들이 좁은 공간에만 쌓일 수 있도록 했다.

쌓인 입자 밀도를 대폭 향상 시킨 것인데, 쉽게 설명하면 넓은 모래사장에서 바늘을 찾을 때 모래들을 한 위치로 몰아 바늘을 찾기 쉽도록 한 것과 비슷한 원리다.

이 기술은 저렴하게 대량 생산이 가능한 나노임프린트 리소그래피 기술이 사용됐다.

고가의 정밀 분석 장비가 필요 없어 현장에서 신속하고 정확하게 입자들을 검출할 수 있는 게 장점이다.

연구팀은 이 기술을 활용하면 의료시설 접근이 어려운 환경이나 값비싼 진단 장비를 대체할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

조영태·김석 교수 연구팀은 “이번에 개발한 기술의 혁신적인 접근 방식이 자원이 제한된 환경에서 저비용 질병 진단 도구로 사용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

이번 연구내용은 마이크로·나노 기술 및 구조 분야 국제 저명 학술지인 ‘Small Structures’ (출판사: Wiley, SCI(E) 학술지, 2022년 기준 IF 15.9, JCR IF 상위 6.5%)의 최신호 (3월8일) 표지 논문으로 게재됐다.

창원=강승우 기자 [e-mail]